Juha Pesonen, líder do segmento de telecomunicações da Exel Composites, explica como uma nova geração de radomes de antena composta possibilitará o crescimento do 5G.
À medida que a implantação global da infraestrutura 5G continua em ritmo acelerado, as operadoras móveis devem gerenciar atualizações para torres de celular 4G existentes, bem como pequenas torres de celular 5G dedicadas para tecnologia mmWave de maior frequência.
A necessidade de operar em um espectro de frequências exigirá o desenvolvimento de novos radomes de antenas, que combinam resistência estrutural com transparência do sinal.
Os provedores de serviços de comunicações (CSPs) avançaram no desenvolvimento do 5G em 2020 e 2021, com o 5G representando 39% da receita total de infraestrutura sem fio. A China liderou esse crescimento, gerando US$ 9,1 bilhões em 2021, seguido pela América do Norte (US$ 4,3 bilhões) e, devido a um grande impulso na instalação de novas estações base mmWave, a Europa Ocidental veio em seguida, gerando US$ 1,6 bilhão.
Uma abordagem híbrida
Apesar do 5G se tornar o segmento de crescimento mais rápido no mercado de infraestrutura de rede sem fio, a realidade é que o crescimento será visto em todo o espectro. Isso inclui 4G e 5G de banda baixa até 3,4 Ghz, MIMO 5G de banda média na faixa de frequência sub-6 Ghz, bem como mmWave 5G de alta frequência na faixa de frequência de 24 Ghz e acima.
No entanto, isso cria um desafio de infraestrutura, especificamente para o radome, o invólucro estrutural à prova de intempéries que protege a antena.
O radome, normalmente feito de fibra de vidro, tem duas funções principais – deve fornecer resistência estrutural e fornecer transparência ao sinal. Deve ser durável o suficiente para suportar ventos fortes e chuva, bem como neve e gelo, mas também ser fino o suficiente para permitir que os sinais passem sem atenuação.
Um dilema composto
A transparência do sinal está se tornando um problema crescente com a ascensão do 5G. Frequências 4G mais baixas entre 1-2 Ghz podem passar pelas paredes de um radome. No entanto, com as frequências muito mais altas do 5G e para possibilitar suas tecnologias relacionadas, como formação de feixe, MIMO massivo e tempos de resposta de baixa latência, é necessário tornar as paredes do radome transparentes para esses sinais. Existem muitas maneiras de conseguir isso, mas a maneira mais óbvia de fazer isso é tornando as paredes do radome mais finas, o que também tem o benefício adicional de limitar o aumento de tamanho e peso.
Isso cria um problema em que um único radome deve ser forte o suficiente em sua base para permitir que ele seja montado em um poste de torre, mas apresentar janelas de transmissão de RF de paredes finas na frente para permitir a passagem de sinais. Mesmo os melhores radomes compostos têm lutado para conseguir isso.
Um avanço único
É um desafio em que a Exel Composites vem trabalhando há quatro anos, que culminou com a concessão de uma patente europeia em 2021 para uma nova inovação na fabricação de radomes. Usando a técnica de fabricação especializada de pultrusão, a Exel agora pode produzir um perfil de radome contínuo com espessuras variadas e contendo fibras de reforço feitas de diferentes materiais no mesmo produto.
Isto foi conseguido integrando uma espuma termoplástica de célula fechada entre as camadas superficiais. Essa camada intermediária tem uma constante dielétrica muito menor do que as camadas superficiais, tornando-a muito mais transparente ao rádio. Ter essa resistência estrutural nas paredes da caixa significa que podemos tornar as janelas de transmissão muito mais finas, contendo apenas 20% das fibras de reforço contidas em outras partes das paredes, novamente permitindo que os sinais de alta frequência passem com facilidade.
Essa inovação significa que podemos fornecer radomes para todo o espectro de frequências, desde banda baixa e média até 5G de alta velocidade, lançando as bases para tudo, desde assistência médica móvel e gerenciamento de tráfego inteligente até cidades inteligentes completas do futuro.